褶皺構造與地下水富集的內在聯系

李艷梅

（遼寧省北票市水資源辦公室，遼寧 北票 122100）

1 褶皺構造形成的條件

褶皺構造是成層巖層在地應力長期作用下，巖層地質面所形成的彎曲現象為褶皺構造，故褶皺構造是地殼中重要的，分布十分廣泛的一種構造行跡。

北票市褶皺構造主要分布于北票—哈爾腦構造盆地中部，由興隆洼向斜、矯麻子溝背斜、大饅頭溝門向斜構成復褶曲，主要受印支期構造控制，構造線方向為北東60°。

依據地質力學原理可知：當成層巖層發生背斜彎曲時，轉折端處出現裂縫，表現為引張，在背斜的核部巖層產生擠壓。在兩翼部分，沿兩個巖層的層面發生錯動，上部巖層向背斜轉折端方向移動，下部巖層向向斜轉折端方向移動形成力偶作用，使塑性巖層產生牽引褶皺。

地應力繼續作用褶皺將發生次一級構造。巖層彎曲時，誘導出來的層間剪切力可以使褶皺兩翼發生一組割切巖層的緊密排列的軸面劈理。夾在塑性巖層中的脆性巖層彎曲時，在核部往往發生加厚和壓碎現象；褶皺在兩翼剪力作用下，常沿層面作相對滑動，滑動的結果，留下了摩擦痕跡，并且使巖石發生破碎，破碎常沿層理方向發育。由地質力學可知，在同一構造應力場作用下，巖層將會發生構造變形，產生平面扭節理，橫向張裂隙。

矯麻子溝背斜軸部在土城子組砂頁巖層中，有平行于軸向的張裂隙，斜交軸向的兩組扭節理。一組為南東150°，另一組為北東10°，在背斜西南翼水泉村東發育北西310°壓扭性斷裂。興隆洼向斜翼部發育斜交軸向的扭節理與垂直軸面的張裂縫。

褶皺構造是在地應力的長期作用下形成的，在同一應力場中，在一定區域內，褶皺構造的軸向呈一定的方向性，節理裂隙有一定的規律性。

2 地下水補排運移富集的規律

地下水的來源：依靠大氣降雨的入滲補給；依靠河流入滲補給；地下水越流補給。地下水的補排運移則是受巖性、地貌、構造、匯水條件以及補給面積的控制。

巖性是地下水補排運移的基礎，不同的巖石其剛、脆、柔性不同，孔隙性質不同，孔隙裂隙發育程度不同。其透水性與含水性也不同。興隆洼向斜與矯麻子溝背斜出露的巖層為中生界、侏羅系，土城子一段紫紅色凝灰質頁巖夾砂巖；二段為灰紫色泥砂質膠結礫巖夾砂巖；三段為紫色凝灰質砂巖、頁巖夾礫巖。按其透水性能三種巖性都是弱透水的，但在實際工作中有其差異性。砂巖與砂礫巖在褶皺構造應力作用下，風化裂隙與構造裂隙都比較發育，裂隙切割深、延伸遠，矯麻子溝背斜北翼轉折端處都有南西向裂隙，并成組出現。局部有小型壓扭型斷裂，巖石易接受垂直與水平方向上的補給。

頁巖為塑性巖石，受構造運動僅產生塑性變形，節理裂隙不發育，滲透性弱，上下層水力聯系差，是不透水的隔水層。

雖然巖性是地下水補排運移的重要因素，但不能把巖層的透水性與含水性絕對化。我們在土城子向斜南翼興隆洼馬架子村施工一眼鉆孔，井深118 m，全部是泥巖與細砂巖，涌水量220 t/d。實踐證明：透水性能差的頁巖在適宜的構造部位和補給條件下也可形成好的富水地段。

地形地貌、地表水系等因素是影響富水構造補給排泄，匯流富集的重要條件。

通常認為，地形低洼處匯水條件好，補給面積大，高坡丘頂處的地貌形態匯水條件差，補給面積小。大氣降雨后很少入滲到基巖深部，因此不能形成地下含水帶。但褶皺構造地下水補給，有時與地貌形態一致，有時不一致。興隆洼向斜與矯麻子溝背斜的機井大多數布在高處，井的出水量每日在500 t以上。生產實踐證明，地貌形態構成的補給范圍，是地表水的匯流區域，而基巖地下水則有其地下的補給流域和匯水條件。地貌形態對基巖地下水有著重要的影響，但不是主導因素，決定基巖地下水匯水條件和補給面積是褶皺構造對巖石作用的程度，即巖石的裂隙密度、切割深度、分布范圍、以及裂隙的連通性等，構成基巖地下水的匯水條件和補給面積，并且控制了區域內基巖地下水的水力聯系和歸并匯流。

褶皺構造是基巖裂隙水運移富集的主導因素。

1）褶皺構造提供了裂隙水貯存的空間，使砂巖、礫巖中構造成因的裂隙最多、分布最廣、延伸性最好，易接受大氣降雨和地下水入滲補給，形成最有意義的含水空間。

2）褶皺構造使裂隙有規律的出現在向斜軸部、背斜軸部以及轉折端、質末端處。因而也就可以說，構造條件直接決定著富水帶出現的部位。

3）褶皺構造形跡的空間展布形態、范圍、組合方式，在極大程度上影響著裂隙水運動方向，聚集條件、補給范圍。這些條件即影響著富水帶的形成，又控制著富水帶的水量。

基巖裂縫水的富集過程中構造因素是主導因素。興隆洼區域地下水的分布規律主要受北東向褶皺構造體系控制，裂隙水的局部富集，則主要是受具體的構造形跡控制。

3 確定蓄水構造的富水部位

運用地質力學對褶皺構造進行了力學分析，使我們認識到，在褶皺產生的同時，伴生或派生的構造形跡也相繼形成—如褶曲軸部的縱向張裂，垂直于軸向的橫向張裂，斜切軸向的X節理，以及低序次高角度的張扭、張裂隙，一般在褶皺的軸部及轉折端處發育，易使地下水富集。

4 結語

褶皺構造在砂頁巖地層中是發育廣泛的一種構造形跡，對地下水起控制作用。在砂頁巖地層中尋找地下水就是應用地質力學方法，對錯綜復雜的地層、地貌、構造、巖性進行綜合分析，因地制宜地找出地下水富存規律，確定蓄水構造，圈定富水部位，指導找水工作。